超疏水材料的应用及进展
超疏水材料的制备技术及在工业领域的应用
2.2 电化学刻蚀法电化学刻蚀法是一种简易的金属表面处理方法。
2018年赵树国等[6]采用电化学刻蚀和空气中保存法成功在铝合金基体上制备出超疏水表面，表面表现出良好的超疏水特性。
2.3 喷涂法涂料被外力从容器中压出或吸出并形成雾状粘附在物面上的工作方式，称为喷涂法。
喷涂有空气喷涂和高压喷涂两种。
刘涛[1]通过喷涂的方法在将苯并噁嗪和聚四氟乙烯的混合物喷涂在304不锈钢基体制备一种苯并噁嗪和聚四氟乙烯复合超疏水涂层。
黄幸[7]使用喷枪将超声共混后的碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，喷涂到具有0.6MPa氩气的不锈钢网表面上，使不锈钢表面形成微观粗糙结构。
2.4 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法主要利用含高化学活性成分的化合物作前驱体，然后通过水解缩合反应合成溶胶，陈化后胶粒聚合形成凝胶，最后通过技术处理后在基体表面成膜并固化烧结得到具有微纳米粗糙结构的薄膜。
为了增加成膜的粗糙度，还可以在前驱体中加入一些易挥发或易煅烧的高分子有机扩孔材料如聚乙二醇、聚乙烯醇或聚苯乙烯等。
通常采用溶胶-凝胶法制备的无机薄膜材料有二氧化硅、二氧化钛氧化铝等[7-9]。
丁鹏[10]通过溶胶-凝胶法，利用十六烷基三甲氧基硅烷改性纳米SiO2。
HDTMS是长烷基链接枝到纳米SiO2表面，使HDTMS-SiO2具有疏水性。
刘群等[10]以不锈钢网为基底利用壳聚糖和正硅酸乙酯(TEOS)为硅源制备SiO2溶胶对不锈钢网进行表面涂层，然后用甲基三氯硅烷对修饰后的不锈钢网进行表面疏水改性，获得具有超疏水性能的不锈钢网。
此方法的优点在于有多种基底，如不锈钢板、氧化铝板等。
显著缺点就是胶片的附着力差。
0 引言材料的润湿性是固体材料表面的重要性能之一。
润湿是一种流体从固体表面置换另一只能够流体的过程。
材料表面的润湿性主要与其表面的表面能有关。
材料的表面能主要是由材料表面的化学组成和材料表面的微观结构所决定。
一般我们用接触角θ来表示材料的润湿性，根据接触角θ的大小对材料表面的润湿性进行分类[1]。
超疏水材料的制备与应用前景
超疏水材料的制备与应用前景哎呀，要说这超疏水材料，那可真是个神奇的玩意儿！我记得有一次，我去公园散步，正好赶上下雨。
我躲在亭子里避雨，看到旁边的荷叶上，水珠一颗颗滚落，荷叶却一点也没被打湿。
当时我就想，这大自然可真是奇妙，居然有这种神奇的现象。
后来我才知道，这其实就是超疏水现象的一种体现。
那什么是超疏水材料呢？简单来说，就是一种表面与水的接触角大于 150 度，滚动角小于 10 度的材料。
要制备这种神奇的材料，方法还真不少。
比如说，我们可以用化学气相沉积法。
这就好比是给材料穿上一层特殊的“防护服”，让水根本沾不上边。
还有溶胶凝胶法，就像是给材料做了一次“美容护理”，让它的表面变得超级光滑，水一碰到就溜走了。
咱们先来说说化学气相沉积法。
这个方法就像是在一个神奇的魔法室里操作一样。
把需要处理的材料放进一个充满特殊气体的容器里，然后通过加热或者其他方式，让这些气体在材料表面发生反应，形成一层薄薄的、具有超疏水性能的涂层。
这层涂层就像是给材料披上了一层隐形的雨衣，水滴滴上去，就像在荷叶上一样，咕噜噜地滚走了。
溶胶凝胶法呢，稍微有点复杂。
先得准备好一些特殊的化学溶液，然后把材料浸泡在里面。
这些溶液会慢慢地发生化学反应，在材料表面形成一层凝胶。
经过一系列的处理，比如干燥、加热等等，这层凝胶就会变成具有超疏水性能的涂层。
这个过程就像是给材料做了一个深度的 SPA，让它焕然一新，拥有了超级疏水的能力。
还有一种方法叫模板法。
这就像是用一个模具来塑造材料的形状和表面结构。
先准备一个具有特殊微观结构的模板，然后把材料填充进去或者在模板表面进行处理。
最后去掉模板，留下的就是具有超疏水表面结构的材料啦。
这种方法就像是做蛋糕的时候用模具做出各种形状一样，只不过我们做出来的不是蛋糕，而是超疏水材料。
除了这些方法，还有刻蚀法、自组装法等等，每一种方法都有它的独特之处。
那超疏水材料都能用来干啥呢？这用处可多了去了！比如说在建筑领域，我们可以把超疏水材料涂在建筑物的外表面，这样雨水就不会在墙壁上留下痕迹，建筑物也不容易受到雨水的侵蚀。
水利工程中新型超疏水材料应用前景展望
3、生物仿生材料：模仿自然界中的生物表面结构，制备出具有高透光性和 耐磨性的超疏水材料。
4、其他新型超疏水材料：如金属有机框架（MOFs）材料、多孔陶瓷材料等。
参考内容
引言
随着科学的不断发展，新型材料的技术和应用越来越受到人们的。其中，超 疏水材料作为一种具有特殊表面性能的材料，引起了广泛的兴趣。超疏水材料具 有防水性和透气性，在众多领域中具有广阔的应用前景。本次演示将详细介绍超 疏水材料的定义、应用状况以及市场前景进行分析。
参考内容二
摘要：超疏水材料是一种具有特殊表面性能的材料，具有极低的液体吸附性 和高度的水滑性。本次演示将综述超疏水材料的研究现状，包括材料选择、材料 性能及其应用前景。最后，本次演示将总结目前的研究成果和不足，并强调未来 研究的需求和方向。
引言：超疏水材料是一种新型的功能材料，其表面具有特殊结构，使得液体 在与材料表面接触后迅速滑落，具有极低的水接触角和极高的水滑性。这种材料 在防尘、防水、防污等领域具有广泛的应用前景。近年来，研究者们在超疏水材 料的制备与应用方面进行了大量研究，取得了一系列重要的研究成果。然而，超 疏水材料的研究仍面临一些挑战，需要进一步深入探讨。
水利工程中新型超疏水材料应 用前景展望
目录
01 引言
03
新型超疏水材料研究 进展
02 研究现状 04 参考内容
引言
水利工程是国民经济的基础设施之一，对于保障水资源安全、促进经济发展 具有重要意义。然而，随着全球气候变化和人类活动的加剧，水利工程面临着越 来越多的挑战。为了提高水利工程的效能和安全性，新型超疏水材料的应用逐渐 成为研究的热点。本次演示将介绍水利工程中新型超疏水材料的应用前景展望。
超疏水材料的定义和应用状况
超疏水材料的研究进展
捷的合成方法制备出有机/无机树莓状结构的微球。
分别采用乳液聚合法和分散聚合法制备出粒径为微米级和纳米级左右的PS 高精度微球。
为制备出微球的阶层结构，可采用简单物理混合的方法，经过疏水化处理后的微球，可将其用于铜网的表面修饰，发现可以得到相同的高效油水分离特性的铜网，呈现出超疏水优良的特性。
1.3 绿色无氟超疏水材料郗盼毅等[4]用模板法通过模板“镜像”效应，以新鲜荷叶为模板，聚二甲基硅氧烷(PDMS)为密封材料，使天然的竹材表面呈现出微纳米层次的乳头状凸起结构；涂覆法是将样品完全浸入含有低表面能材料的化学溶液中，然后进行干燥固化成型；电放技术是用聚合物溶液在电场库仑力的作用下被极度拉伸的情况下形成喷射出高速细流，随后落在基板上形成微/纳米纤维膜。
2 超疏水材料的应用在各个领域，超疏水材料的应用不仅相当广泛而且有极大的进展。
因其优异的超疏水性而具备防腐蚀、自清洁、防覆冰的性能，广泛运用于各个邻域，其中包括对金属材料、纺织材料、木材材料、生物组织、口腔医学等，由此可见超疏水材料有着巨大的发展前景和商业潜力[2]。
2.1 金属材料领域的应用利用超疏水材料的防腐蚀特性，可将超疏水材料作为金属涂层保护金属。
SULTONZODA Firdavs 等[5]用硬脂酸乙醇溶液处理后，铝合金表面获得了铝与水在60 ℃下反应形成的纳米-微米二级粗结构。
另外，硬脂酸在铝合金的表面上具有长的键合分支，从0 引言超疏水材料是一种新型材料，广泛应用于各个领域，用于在金属材料领域则具有保护作用，起到了耐腐蚀的效果。
实验证明经过加工该材料也能起到自清洁及耐磨的能力。
随着超疏水材料应用的增加，所面临的问题也在变多，其稳定性成了该材料发展的研究之重。
1 超疏水材料的简介超疏水虽然是一种新型材料，但在自然界中，许多植物叶表面、鸟禽羽毛都具有超疏水性的特点，如蜻蜓的翅膀、池塘的荷叶等[1]。
目前超疏水材料分为两大类：天然和人工合成。
天然的超疏水材料大多来源于自然界的动植物，具有良好的相适应性并且易降解，具有亲水基团，对环境友好。
高性能超疏水材料的制备与应用研究
高性能超疏水材料的制备与应用研究近年来，高性能超疏水材料的制备与应用研究在科技领域引起了广泛的关注。
这类材料具有特殊的表面结构和化学性质，能够迅速排斥液体，同时还具备优异的自清洁和抗污染能力。
本文将从制备方法和应用前景两个方面探讨高性能超疏水材料的研究进展。
一、制备方法高性能超疏水材料的制备是实现其功能性的首要步骤。
目前已经有多种方法被开发出来，如模板法、化学改性、激光刻蚀等。
其中，模板法是较为常见和经典的一种制备方法。
这种方法通过使用特殊的模板结构来构建高密度、微小尺寸的纳米结构，从而实现疏水材料表面的微纳结构化，以增加接触角。
另一种方法是化学改性，它通过在材料表面引入疏水基团或在材料内部引入纳米颗粒，改变材料的化学性质以提高疏水性能。
激光刻蚀则是一种快速制备微纳结构的方法，通过激光束在材料表面局部熔化和蒸发，形成微小的柱状或碗状结构，从而实现超疏水性能。
二、应用前景由于高性能超疏水材料的独特性能，其应用前景广阔。
首先，该类材料在防污和自清洁方面表现出色。
由于其超疏水性能，液体在其表面无法附着，从而避免了污染物的沾染。
这使得高性能超疏水材料在建筑材料、车身涂层等领域具备了广泛的应用前景。
另外，超疏水材料还能应用于油水分离、水滴操控等技术领域。
例如，利用超疏水材料制备的油水分离膜，在海洋石油开采领域具有重要的应用价值。
与此同时，高性能超疏水材料的制备和应用也面临着一些挑战。
首先，制备过程中的成本较高，限制了其大规模应用。
其次，超疏水材料在长时间使用过程中会受到外界环境的影响，表面结构容易受损，导致超疏水性能下降。
此外，超疏水材料的稳定性和可持续性也是当前研究的重要议题。
为了解决这些问题，学者们正在努力探索新的制备方法和改进现有的技术。
例如，一些研究人员尝试利用生物可降解材料来构建超疏水表面，以提高可持续性。
还有一些人在研究中提出通过混合不同材料形成多级结构，以增强材料的稳定性和耐用性。
总结起来，高性能超疏水材料的制备与应用研究展现了广阔的前景和巨大的应用潜力。
浅谈超疏水材料的应用前景
浅谈超疏水材料的应用前景超疏水材料是一类具有极强防水性能的材料，能够在其表面形成高度疏水的特性。
超疏水材料的应用前景非常广泛，以下将从工业、医疗、环境和生活等方面进行探讨。
首先，在工业领域，超疏水材料可以应用于液体分离和油水分离。
传统的分离方法需要耗费大量的能源和资源，而超疏水材料可以通过其疏水特性实现液体分离，从而节省资源并减少环境污染。
例如，将超疏水材料应用于油水分离装置，可以实现高效分离，并减少水资源的浪费。
此外，超疏水材料还可以应用于自清洁涂料、防腐材料等领域，提高工业材料的耐用性和性能。
其次，在医疗领域，超疏水材料有着广泛的应用前景。
例如，超疏水材料可以应用于医疗器械表面涂层，具有阻止细菌和病毒附着的作用，减少交叉感染的风险。
此外，超疏水材料还可以应用于人工皮肤和人工器官的制造，提高其稳定性和生物相容性。
超疏水材料的应用可以大大提高医疗领域的卫生标准和手术效果。
再次，在环境领域，超疏水材料可以应用于净化水源和治理水污染。
水是人类生活的基本需求，而水资源的污染和紧缺已经成为全球面临的问题。
超疏水材料可以通过其高度疏水的特性，使污染物无法进入水体，从而实现水的净化和保护。
例如，超疏水材料可以应用于河流、湖泊的保护和水域生态的恢复工作。
最后，在生活领域，超疏水材料也有着广泛的应用前景。
例如，超疏水材料可以应用于建筑材料，如窗户、墙面等，具有自清洁和防尘的功能。
此外，超疏水材料还可以应用于家居用品，如锅具、餐具等，防止水和油污渗透，提高其使用寿命和卫生程度。
超疏水材料的应用可以为人们的生活提供便利和舒适。
综上所述，超疏水材料具有广泛的应用前景，包括工业、医疗、环境和生活等方面。
随着科学技术的发展和研究的深入，超疏水材料的性能和应用领域将不断拓宽，为人类社会带来更多的福祉。
超疏水材料研究进展PPT
Sun 等课题组成员为了获取具有荷叶结 构的超疏水表面， 在聚二甲基硅氧烷表面 进行模板法得到了具有荷叶结构的凹模板， 再使用该凹模板得到具有与荷叶表面结构 类似的凸模板， 在扫描电镜下看到了具有 粗糙结构的表面，展现了良好的超疏水性 能。
Manhui Sun,et al.Artificial Lotus Leaf by NanocastingLangmuir, Vol. 21, No. 19, 2005 8979.
J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 9049–9056
三、光催化超疏水材料研究进展
一、研究背景
Wenzel 模型
cosɵW =rcosɵe
式中，θW为表观接触角，(°)；θY为理想表面 的本征接触角，(°)；λ 表示粗糙度因子，是 真实固液界面接触面积与表观固液界面接触面 积的比值，λ≥1
ห้องสมุดไป่ตู้
Cassie模型
cosɵc =f1cosɵ1 + f2cosɵ2
将表面组成分量加入方程中式中，f1和 f2分别 为复合表面中固相与气相的表面积分数，%； θ1和θ2分别为它们的接触角
一、研究背景
Young方程——理想、平滑的固体表面
cosɵ =(γ -γ )/ γ
sg ls lg 式中，γsg、γsl、γlg分别表示固气、固液以及液气之间的界 面张力，N/m
Θ < 90°，表现出亲水的性质， Θ > 90°，表现出疏水的性质
Young Equation
Young方程解释了接触角 和表面能的关系
通过双层涂层制备长期耐用的超疏水和（同时）抗
反射表面，该双层涂层包含部分嵌入通过溶胶生产的有 机二氧化硅粘合剂基质中的三甲基硅氧烷（TMS）表面 功能化的二氧化硅纳米颗粒-凝胶过程。首先将致密且均 匀的有机硅胶层涂覆到玻璃基板上，然后在其上沉积三 甲基硅烷化的纳米球基超疏水层。在热固化之后，两层 变成整体膜，并且疏水性纳米颗粒被永久地固定到玻璃 基板上。经过这种处理的表面在户外暴露2000小时期间 显示出极好的防水性（接触角CA= 168°）和稳定的自 清洁效果。
超疏水材料的制备与应用
超疏水材料的制备与应用近年来，超疏水材料在科技领域中引起了广泛的关注与研究。
超疏水材料是一种表面具有高度疏水性的材料，其具备极佳的自清洁能力和防污性能。
本文将探讨超疏水材料的制备方法以及其在不同领域中的应用。
首先，超疏水材料的制备方法多种多样，其中最常见的是采用化学方法。
通过在材料表面涂覆一层特殊的化学涂层，可以使其表面呈现出极高的疏水性。
例如，使用聚偏氟乙烯（PTFE）等高分子材料进行涂覆，可以形成一层类似蜡状的涂层，其表面具有微细的凹凸纳米结构，从而实现超疏水效果。
此外，物理方法也可用于超疏水材料的制备。
物理方法指的是通过改变材料表面的形貌结构，实现其表面疏水性的提高。
例如，利用激光刻蚀技术可以在材料表面形成微细的纳米结构，从而提高其疏水性能。
通过物理方法制备的超疏水材料具有较好的稳定性和耐久性，被广泛应用于海洋船舶舰船、建筑材料、玻璃制品等领域。
除了制备方法，超疏水材料的应用也十分广泛。
首先是在纺织材料领域的应用。
超疏水纺织材料可以有效防止污渍的附着，增加材料的自洁能力和使用寿命。
这对于制作户外服装、防水材料具有重要意义，特别是对于户外运动爱好者来说，更是一种福音。
其次，在海洋工程领域，超疏水材料的应用也非常突出。
由于超疏水材料具有出色的防污性能，能够有效减少海洋生物的附着，从而降低摩擦阻力，提高舰船的行进速度。
这对于节省能源、提高海洋工程装备的效率具有重要意义。
此外，超疏水材料还可以应用于医学器械和生物医学领域。
由于其表面的超疏水性，减少了材料表面细菌和病原微生物的附着，从而减少了细菌感染和交叉感染的风险。
这对于医学器械的使用和病房、手术室的卫生管理具有重要意义。
总而言之，超疏水材料的制备与应用是一个多样化的领域，涉及到多个行业和领域。
通过不同的制备方法，可以得到具有超强疏水性能的材料，从而在纺织材料、海洋工程、医学器械等方面实现广泛应用。
未来，随着科技的不断发展与进步，超疏水材料的制备和应用将会进一步拓展，为我们的生活带来更多的便利和改变。
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超疏水材料的应用及进展
在仿生研究领域，许多奇特的微/纳生物表面现象给予人们大量的启示。
比如荷叶效应、水黾在水面上奔跑以及蝴蝶翅膀的自洁，引发了人们对超疏水材料的研究兴趣。
本文综述了仿生超疏水表面的润湿性原理、主要制备方法和应用。
关键词：仿生超疏水；润湿性；制备方法；应用
在时间的长河中，大自然不断地孕育生命，每一个生命体都具有其独特的艺术性、科学性。
人类在不断适应自然、认识自然的同时，逐渐开始研究自然。
仿生研究是人们学习自然，提高现有技术的有效手段。
在仿生研究领域，许多奇特的微纳生物表面现象给予了人们大量的启示与想象空间[1]。
比如荷叶效应[2]
、水黾在水面上奔跑以及蝴蝶翅膀的自洁[3]，引发了人们对仿生超疏水材料的研究兴趣。
1 润湿性原理
固体表面的润湿性[4]对揭示表面亲、疏水性，强化表面疏水性能和制备疏水表面具有重要意义。
描述润湿性的指标为与水的接触角，接触角小于9O°，为亲水表面，接触角大于90°，为疏水表面，接触角大于150°，则称为超疏水表面。
Wenzel[5]假设液体始终填满固体表面上的凹槽结构，粗糙
表面的表观接触角θ?与光滑平坦表面本征接触角θ存在以下关系：r （γs-g-γl-s）/γl-g=cosθ?=rI
cosθ，式中r是材料表面的粗糙度因子，为固液界面实际接触面积与表观接触面积之比。
而Cassie[6]认为疏水表面上的液滴不能填满粗糙表面上的凹槽，凹槽中液滴下存留空气，从而表观上的固液接触实际上是固液、固气接触共同组成，提出cosθ?=fs（1+c cosθ）-1，式中：fs是复合接触面中凸起固体面积与表观接触面积之比，其值小于1。
而Cassie和Baxter[7]从热力学角度得到适合任何复合表面接触的Cassie-Baxter方程cosθ?=f1cosθ1+: f2cosθ2，式中θ?是复合表面的表观接触角，f1、f2分别是两种介质在固体表面上所占面积的比例，θ1、θ2分别是2种介质界面间（固液、气液）的本征接触角。
研究发现[8]，固体表面随着微孔深度的增加，液体的浸润性增大，润湿性减小；随着孔间距的增大，液体的润湿深度先减小后增大。
超
2 制备方法
由材料表面润湿性原理可知，材料表面能和表面微纳米结构是影响材料表面疏水、亲水性能的主要因素。
制备仿生超疏水表面主要从两方面入手，一方面是使用具有低表面能材料，另一方面是改变材料表面粗糙度和微纳米结构。
2.1、自然界物质中表面能最低的两种材料是硅氧烷、含氟
材料。
典型的低表面能材料是有机硅和氟树脂以及其相应的改性树脂。
2.2、从制备粗糙表面结构材料来说，目前主要有模板法、蒸汽诱导相分离法、溶胶一凝胶法、电纺法和电化学法、激光和等离子体处理法、喷涂法等，本文简述几种主要的制备方法：段
模板法[9]：目前最简单、经济、快速的制备表面微纳结构的方法。
采用具有特定形状的物体作为模板，将图形转移到相应的衬底上，成型固化以后通过脱模得到母版的反型表面结构，多用于制备疏水有机薄膜，但易受模板限制，难以大面积制备超疏水表面。
姚连珍[10]以荷叶效应为理论基础，探讨了基于模板法的防污自洁PVDF 膜的制备，结果表明，由模板法制备的膜表面的粗糙度对静态接触角有很大的影响，合适的表面微突体直径能够增大接触角，PVDF膜的静态接触角可达152°。
]
蒸汽诱导异相分离：利用聚合物溶液或共混聚合物的相分离过程可形成粗糙结构，用于制备具有特殊浸润性的表面，该方法简单易行且成本低廉。
查道安[11]采用蒸汽诱导异相法制备出了PVDF多孔材料以及PVDF/石墨烯复合材料，进行亲疏水性测试，结果发现PVDF/石墨烯复合材料具有超疏水性能（水接触角上
>150°），而未加入石墨烯的纯PVDF及PVDF-HFP多孔材料不具有超疏水性。
溶胶一凝胶法：主要利用含高化学活性成分的化合物前驱体的水解与缩合形成溶胶，再经过陈化胶粒聚合形成凝胶，最后采用一定方法基体表面成膜并固化烧结，形成具有微纳结构的薄膜。
该法多用于制备无机涂层，反应工艺简单，易操作，适用范围广。
贺惠蓉[12]等通过溶胶凝胶法，采用提拉技术在金属表面构筑TiO2薄膜，TiO2薄膜表面随着温度的升高逐渐呈现粗糙的纳米结构，通过低表面能物质o
FAS 修饰后，该表面呈现超疏水性。
电纺法和电化学法：根据材料晶面电化学活性的各向异性，通过自身氧化、表面电化学沉积可以得到有序表面结构，主要应用于金属材料。
王丽芳[13]采用静电纺丝技术构筑粗糙表面，再使用廉价的低表面能物质硅油在煅烧过程中进行同步修饰，制备出接触角大于150°，滚动角小于5°的TiO2超疏水表面。
湿
此外还有其它制备方法，如激光和等离子体处理法[14]- [15]、刻蚀法[16]、喷涂法[17]- [18]
、化学反应法[19]、溶剂/非溶剂法[20]等。
3 应用与展望
仿生超疏水表面由于其独特的超疏水、自清洁以及防腐性能，应用前景广阔。
可以开发新的水面交通工具[21]，如果技术成熟，制备出类似水黾腿部的超疏水结构，人们使用这种设备，可以轻而易举的在水面行走。
表面防腐[22]方面，由于超疏水表面可以极大程度
隔绝水分，减缓海水对建筑物的腐蚀速度，起到保护层的用途，同样原理可以减小海洋中舰船的腐蚀[23]，增大海军装备的使用寿命。
透明超疏水材料由于其特殊的光学性能，可以制成玻璃，用于摩天大楼，根据本身具有自洁、防污能力，避免高空作业擦洗玻璃。
在生物医药领域[24]仿生超疏水同样具有广阔的应用前景。
但是依据目前的技术水平，仿生超疏水材料制造成本高昂，稳定性不足，难以投入工业化生产。
随着技术的发展，在不远的将来，仿生超疏水材料定会得到广泛的应用。